Poder fantasma

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Un micrófono de condensador requiere energía para producir un voltaje de polarización de CC y para alimentar un amplificador interno necesario para conducir cables largos
Botón de alimentación fantasma y luz indicadora

La alimentación fantasma , en el contexto de los equipos de audio profesionales , es la energía eléctrica de CC que se transmite a través de cables de micrófono para operar micrófonos que contienen circuitos electrónicos activos. [1] Es mejor conocido como una fuente de alimentación conveniente para micrófonos de condensador , aunque muchas cajas directas activas también lo usan. La técnica también se utiliza en otras aplicaciones en las que el suministro de energía y la comunicación de señales se realizan a través de los mismos cables.

Las fuentes de alimentación fantasma a menudo se integran en consolas de mezclas , preamplificadores de micrófono y equipos similares. Además de alimentar los circuitos de un micrófono, los micrófonos de condensador tradicionales también usan alimentación fantasma para polarizar el elemento transductor del micrófono.

Historia

La alimentación fantasma se usó por primera vez (y todavía se usa) en sistemas telefónicos fijos basados ​​en cables de cobre desde la introducción del teléfono de marcación rotatoria en 1919. Una de esas aplicaciones en el sistema telefónico fue proporcionar una ruta de señalización de CC alrededor de amplificadores conectados por transformador, como como sistemas de transmisión de línea analógica.

El primer micrófono con alimentación fantasma disponible comercialmente conocido fue el modelo CMT 20 de Schoeps , que salió al mercado en 1964, construido según las especificaciones de la radio francesa con alimentación fantasma de CC de 9 a 12 voltios; el polo positivo de esta alimentación estaba conectado a tierra. Los preamplificadores de micrófono de las grabadoras de cinta de la serie Nagra IV ofrecieron este tipo de alimentación como una opción durante muchos años y Schoeps continuó admitiendo "fantasma negativo" hasta que la serie CMT se suspendió a mediados de la década de 1970, pero ahora está obsoleta.

En 1966, Neumann GmbH presentó un nuevo tipo de micrófono transistorizado a la Norwegian Broadcasting Corporation , NRK. Norwegian Radio había solicitado una operación con alimentación fantasma. Dado que NRK ya disponía de alimentación de 48 voltios en sus estudios para sus sistemas de iluminación de emergencia, esta tensión se utilizó para alimentar los nuevos micrófonos (modelo KM 84), y es el origen de la alimentación fantasma de 48 voltios. Esta disposición se estandarizó más tarde en DIN 45596.

Estándares

El "Sistemas multimedia - Guía de las características recomendadas de las interfaces analógicas para lograr la interoperabilidad" (IEC 61938:2018) del Comité de Normas de la Comisión Electrotécnica Internacional especifica parámetros para la entrega de alimentación fantasma de micrófono. [2] El documento define tres variantes: P12, P24 y P48. Además, se mencionan dos variantes adicionales (P12L y SP48) para aplicaciones especializadas. [3] [4] La mayoría de los micrófonos ahora usan el estándar P48 (la potencia máxima disponible es de 240 mW). Aunque todavía se utilizan sistemas de 12 y 48 voltios, la norma recomienda un suministro de 24 voltios para los sistemas nuevos. [5]

Información técnica

Un método de suministro de energía fantasma. Un micrófono u otro dispositivo puede obtener alimentación de CC desde cualquier línea de señal a la terminal de tierra, y dos condensadores bloquean esta CC para que no aparezca en la salida. R1 y R2 deben ser de 6,81 k ohmios para el fantasma de 48 voltios "P48". Los diodos R3–6 y Zener 1–4 protegen la salida hasta un máximo de 10v.
Una fuente de alimentación fantasma externa.

La alimentación phantom consiste en un circuito phantom donde la corriente continua se aplica por igual a través de las dos líneas de señal de un conector de audio balanceado (en equipos modernos, ambos pines 2 y 3 de un conector XLR ). El voltaje de suministro se refiere al pin de tierra del conector (pin 1 de un XLR), que normalmente está conectado al blindaje del cable o a un cable de tierra en el cable o a ambos. Cuando se introdujo la alimentación fantasma, una de sus ventajas fue que el mismo tipo de cable de micrófono balanceado y blindado que los estudios ya usaban para micrófonos dinámicos podía usarse para micrófonos de condensador. Esto contrasta con los micrófonos con tubo de vacío.circuitos, la mayoría de los cuales requieren cables multiconductores especiales. [a]

Con alimentación phantom, el voltaje de suministro es efectivamente invisible para los micrófonos balanceados que no lo usan, lo que incluye la mayoría de los micrófonos dinámicos. Una señal balanceada consta únicamente de las diferencias de voltaje entre dos líneas de señal; la alimentación fantasma coloca el mismo voltaje de CC en ambas líneas de señal de una conexión balanceada. Esto contrasta notablemente con otro método de alimentación ligeramente anterior conocido como "alimentación en paralelo" o "alimentación en T" (del término alemán Tonaderspeisung ), en el que la CC se superponía directamente a la señal en modo diferencial. Conectar un micrófono convencional a una entrada que tenga habilitada la alimentación en paralelo podría dañar el micrófono.

El estándar IEC 61938 define la alimentación fantasma de 48 voltios, 24 voltios y 12 voltios. Los conductores de señal son positivos, ambos alimentados a través de resistencias de igual valor (6,81 para 48 V, 1,2 kΩ para 24 V y 680 Ω para 12 V) y el blindaje está conectado a tierra . El valor de 6,81 kΩ no es crítico, pero las resistencias deben ajustarse dentro del 0,1 % [6] o mejor para mantener un buen rechazo de modo común en el circuito. La versión de alimentación fantasma de 24 voltios, propuesta varios años después de las versiones de 12 y 48 V, también se incluyó en el estándar DIN y se encuentra en el estándar IEC, pero nunca fue ampliamente adoptada por los fabricantes de equipos.

Casi todas las mesas de mezclas modernas tienen un interruptor para activar o desactivar la alimentación fantasma; en la mayoría de los equipos de gama alta, esto se puede hacer individualmente por canal, mientras que en los mezcladores más pequeños, un solo interruptor maestro puede controlar la entrega de energía a todos los canales. La alimentación fantasma se puede bloquear en cualquier canal con un transformador de aislamiento 1:1 o condensadores de bloqueo. La alimentación fantasma puede provocar un mal funcionamiento del equipo o incluso dañarlo si se usa con cables o adaptadores que conectan un lado de la entrada a tierra, o si se le conectan ciertos equipos que no sean micrófonos.

Los amplificadores de instrumentos rara vez proporcionan alimentación fantasma. Para utilizar equipos que lo requieran con estos amplificadores, se debe insertar una fuente de alimentación separada en la línea. Estos están fácilmente disponibles comercialmente o, alternativamente, son uno de los proyectos más fáciles para el constructor de productos electrónicos aficionados.

Advertencias

AKG C1000S , usa alimentación fantasma o una batería

Algunos micrófonos ofrecen la opción de alimentación por batería interna o alimentación fantasma (externa). En algunos de estos micrófonos, es recomendable quitar las baterías internas cuando se utiliza la alimentación fantasma, ya que las baterías pueden corroerse y perder sustancias químicas. Otros micrófonos están diseñados específicamente para cambiar a las baterías internas si falla un suministro externo.

La alimentación fantasma no siempre se implementa de forma correcta o adecuada, incluso en preamplificadores, mezcladores y grabadores de calidad profesional. En parte, esto se debe a que los micrófonos de condensador con alimentación fantasma de 48 voltios de la primera generación (finales de la década de 1960 hasta mediados de la década de 1970) tenían un circuito simple y solo requerían pequeñas cantidades de corriente de funcionamiento (normalmente menos de 1  mA ).por micrófono), por lo que los circuitos de suministro fantasma que normalmente se integraban en las grabadoras, mezcladoras y preamplificadores de esa época se diseñaron asumiendo que esta corriente sería adecuada. La especificación original de alimentación fantasma DIN 45596 requería un máximo de 2 mA. Esta práctica ha continuado hasta el presente; muchos circuitos de fuente de alimentación fantasma de 48 voltios, especialmente en equipos portátiles y de bajo costo, simplemente no pueden suministrar más de 1 o 2 mA en total sin averiarse. Algunos circuitos también tienen una resistencia adicional significativa en serie con el par estándar de resistencias de suministro para cada entrada de micrófono; Es posible que esto no afecte mucho a los micrófonos de baja corriente, pero puede desactivar los micrófonos que necesitan más corriente.

Los micrófonos de condensador de mediados de la década de 1970 y posteriores diseñados para alimentación fantasma de 48 voltios a menudo requieren mucha más corriente (por ejemplo, 2–4 mA para micrófonos sin transformador Neumann, 4–5 mA para la serie Schoeps CMC ("Colette") y micrófonos Josephson, 5 –6 mA para la mayoría de Shuremicrófonos de la serie KSM, 8 mA para CAD Equiteks y 10 mA para Earthworks). El estándar IEC da 10 mA como corriente máxima permitida por micrófono. Si la corriente requerida no está disponible, un micrófono aún puede emitir una señal, pero no puede ofrecer el nivel de rendimiento previsto. Los síntomas específicos varían un poco, pero el resultado más común será la reducción del nivel máximo de presión de sonido que el micrófono puede manejar sin sobrecarga (distorsión). Algunos micrófonos también mostrarán una menor sensibilidad (nivel de salida para un nivel de presión de sonido determinado).

La mayoría de los interruptores de elevación a tierra tienen el efecto no deseado de desconectar la alimentación fantasma. Siempre debe haber una ruta de corriente continua entre el pin 1 del micrófono y el lado negativo del suministro de 48 voltios, si se quiere que la energía llegue a los componentes electrónicos del micrófono. Levantar la tierra, que normalmente es el pin 1, rompe este camino y desactiva la fuente de alimentación fantasma.

Existe la creencia común de que conectar un micrófono dinámico o de cinta a una entrada con alimentación fantasma lo dañará. Hay tres posibilidades para que ocurra este daño. Si hay una falla en el cable, la alimentación fantasma puede dañar algunos micrófonos al aplicar un voltaje en la salida del micrófono. [7] También es posible dañar el equipo si se conecta una entrada con alimentación fantasma a un micrófono dinámico no balanceado [8] o a instrumentos musicales electrónicos. [9] El transitorio generado cuando un micrófono se conecta en caliente a una entrada con alimentación phantom activa puede dañar el micrófono y posiblemente el circuito del preamplificador de la entrada [10]porque no todos los pines del conector del micrófono hacen contacto al mismo tiempo, y hay un instante en que la corriente puede fluir para cargar la capacitancia del cable de un lado de la entrada phantom-powered y no del otro. Esto es particularmente un problema con cables de micrófono largos. Se considera una buena práctica deshabilitar la alimentación fantasma en los dispositivos que no la requieren. [11] [12]

Alimentación fantasma digital

Los micrófonos digitales que cumplan con el estándar AES 42 pueden estar provistos de alimentación fantasma de 10 voltios, impresa tanto en los cables de audio como en la tierra. Esta fuente puede suministrar hasta 250 mA a micrófonos digitales. Se puede usar una variación con llave del conector XLR habitual , el conector XLD , para evitar el intercambio accidental de dispositivos analógicos y digitales. [13]

Otras técnicas de alimentación de micrófonos

La alimentación T, también conocida como alimentación AB [14] o T12, descrita en DIN 45595, es una alternativa a la alimentación fantasma que todavía se utiliza ampliamente en el mundo de la producción de sonido cinematográfico. Muchos mezcladores y grabadores destinados a ese mercado tienen una opción T-power. Muchos micrófonos antiguos de Sennheiser y Schoeps usan este método de alimentación, aunque las grabadoras y mezcladoras más nuevas están eliminando gradualmente esta opción. Los barriles adaptadores y las fuentes de alimentación dedicadas están hechos para acomodar micrófonos con alimentación T. A menudo no hay diferencia audible entre los micrófonos que cuentan con este método y los micrófonos con alimentación P48. En este esquema,  se aplican 12 voltios a través de 180 Resistencias de ohmios entre el terminal "activo" del micrófono (XLR pin 2) y el terminal "frío" del micrófono (XLR pin 3). Esto da como resultado una diferencia de potencial de 12 voltios con una capacidad de corriente significativa entre los pines 2 y 3, lo que probablemente causaría daños permanentes si se aplicara a un micrófono dinámico o de cinta.

Plug-in-power (PiP) es el suministro de baja corriente de 3 a 5 V provisto en el conector del micrófono de algunos equipos de consumo, como grabadoras portátiles y tarjetas de sonido de computadora . También se define en IEC 61938. [15] Es diferente a la alimentación fantasma ya que es una interfaz desequilibrada con un voltaje bajo (alrededor de +5  voltios) conectado al conductor de señal con retorno a través del manguito; la alimentación de CC es común con la señal de audio del micrófono. Se utiliza un condensador para bloquear la CC de los circuitos de frecuencia de audio posteriores. A menudo se utiliza para alimentar micrófonos electret., que no funcionará sin energía. Solo es adecuado para alimentar micrófonos diseñados específicamente para su uso con este tipo de fuente de alimentación. Se pueden producir daños si estos micrófonos se conectan a alimentación fantasma real (48 V) a través de un adaptador de 3,5 mm a XLR que conecta el protector XLR a la funda de 3,5 mm. [16] La alimentación enchufable está cubierta por el estándar japonés CP-1203A:2007. [17]

Un esquema de alimentación de línea similar se encuentra en las tarjetas de sonido de las computadoras. Tanto la alimentación de enchufe como la alimentación de la tarjeta de sonido se definen en la segunda edición de IEC 61938. [18]

Estos esquemas de alimentación alternativos a veces se denominan incorrectamente "alimentación fantasma" y no deben confundirse con la alimentación fantasma real de 48 voltios descrita anteriormente.

Algunos micrófonos de condensador pueden alimentarse con una celda de 1,5 voltios contenida en un pequeño compartimento en el micrófono o en una carcasa externa.

Los trabajadores de la aviónica a veces utilizan la alimentación fantasma para describir el voltaje de polarización de CC que se utiliza para alimentar los micrófonos de aviación, que utilizan un voltaje más bajo que los micrófonos de audio profesionales. La alimentación fantasma utilizada en este contexto es de 8 a 16  voltios de CC en serie con una resistencia de 470  ohmios (nominal) como se especifica en el estándar DO-214 de RTCA Inc. [19] Estos micrófonos evolucionaron a partir de los micrófonos de carbono utilizados en los primeros días de la aviación y el teléfono que dependía de un voltaje de polarización de CC a través del elemento del micrófono de carbono.

Otros usos

La alimentación fantasma también se utiliza en aplicaciones distintas de los micrófonos:

Notas

  1. ^ Hay micrófonos de tubo de vacío con alimentación fantasma, como Microtech Gefell UM900 y Audio-Technica AT3060 .

Véase también

Referencias

  1. ^ David Miles Huber, Robert E. Runstein Técnicas modernas de grabación , Focal Press 2009 ISBN  0-240-81069-4 , página 117
  2. ^ "IEC 61938: 2018 | Tienda web de IEC" . tienda web.iec.ch . Consultado el 19 de abril de 2016 .
  3. ^ "Fuentes de alimentación fantasma alimentadas por batería" . Prosoundentrenamiento . 2012-09-07 . Consultado el 17-03-2018 .
  4. ^ Rayburn, Ray A. (2012-11-12). El libro de micrófonos de Eargle: de mono a estéreo a envolvente: una guía para el diseño y la aplicación de micrófonos . Taylor y Francisco. ISBN 9781136118135.
  5. ^ Oficina de estándares indios (2005-01-01). IS 15572: Sistemas de audio, video y audiovisuales - Interconexiones y valores coincidentes - Valores preferidos de coincidencia de señales analógicas . Esta norma india, que es idéntica a la IEC 61938 (1996)... Aunque todavía se utilizan sistemas de 12 y 48 voltios, se prefieren los sistemas de 24 voltios para nuevos desarrollos.
  6. ^ "Suministro de alimentación fantasma de 48 V para micrófonos" .
  7. ^ "¿Puede la alimentación fantasma dañar sus micrófonos?" . 2012-05-24 . Consultado el 5 de junio de 2013 . Enviar alimentación fantasma a un micrófono de cinta antiguo (anterior al diseño de 1970) sin un transformador de aislamiento, mientras se usa un cable defectuoso, que tiene la conexión a tierra (pin 1) en cortocircuito con el pin 2 o el pin 3 del XLR. Este es el ejemplo clásico de por qué todo el mundo dice: no envíe alimentación fantasma a los micrófonos de cinta, pero las posibilidades de que ocurra esta "tormenta perfecta" no son tan grandes.
  8. ^ Gary Davis (1989). El manual de refuerzo de sonido . Corporación Hal Leonard. pags. 130. ISBN 9781617745454.
  9. ^ "P. ¿La alimentación fantasma ha dañado este teclado?" . Sonido sobre sonido . enero de 2013 . Consultado el 5 de junio de 2013 .
  10. ^ Bortoni, Rosalfonso; Kirkwood, Wayne (marzo de 2010). "Regresa la amenaza fantasma de 48 voltios" . Revista de la Sociedad de Ingeniería de Audio . Sociedad de Ingeniería de Audio . 58 (3): 197–213.
  11. ^ "Micrófonos de cinta y alimentación fantasma" . Royer . Consultado el 5 de junio de 2013 .
  12. ^ Tomlinson Holman (2012-11-12). Sonido para Cine y Televisión . Prensa CRC. pags. 304. ISBN 9781136046094.
  13. ^ Francisco Rumsey; John Watkinson (2004). Manual de interfaz digital tercera edición . Elsevier. pags. 204. ISBN 0-240-51909-4.
  14. ^ Asistencia de Michael Talbot-Smith Sound , Focal Press, 1999 ISBN 0-240-51572-2 , páginas 94,95 
  15. ^ "IEC 61938: 2013 | Tienda web de IEC" .
  16. ^ http://www.microphone-data.com/media/filestore/articles/Powering%20mics-10.pdf Chris Woolf Powering Microphones , consultado el 28 de abril de 2013
  17. ^ "JEITA / JEITA Standards / AV & IT Technology Standardization / Interface" . www.jeita.or.jp . Consultado el 19 de abril de 2016 .
  18. ^ "IEC 61938: 2013 | Tienda web de IEC" . tienda web.iec.ch . Consultado el 19 de abril de 2016 .
  19. ^ http://www.rtca.org/ RTCA DO-214

Enlaces externos